KIST, 고성능 분리막으로 연료전지 국산화 앞당긴다

고성능의 새로운 고분자막 개발…기존 대비 44% 높은 성능·63% 낮은 전압손실

[아시아경제 김철현 기자] 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 수소·연료전지연구단 헨켄스마이어 디억 박사팀이 '고온형 고분자 전해질 연료전지'의 핵심소재인 전해질막의 성능을 크게 높였다고 24일 밝혔다.

고온형 연료전지가 상용화되기 위해서는 높은 전력밀도와 긴 내구성이 필요하다. 보통 고온형 연료전지에는 이온전도도를 높이기 위해 인산이 첨가된 폴리벤즈이미다졸(PBI)계 전해질막이 사용된다. 하지만 이 분리막은 연료전지가 작동되는 고온에서 인산에 용해되는 심각한 문제가 있었다.

160℃에서 인산 용액에 가열된 고분자막. 맨 오른쪽이 이번 개발된 고분자막으로 용해되지 않았다.

연구진은 고분자막의 안정성과 전도성을 획기적으로 개선하기 위해 '설폰산기'를 폴리벤즈이미다졸에 부착시킨 후 열을 가해, 고온에서 부서지지 않는 단단한 고분자막을 만들었다. 설폰산기는 황산 분자에서 하이드록시기가 떨어져 나간 구조의 원자단이다. KIST 연구팀이 개발한 새로운 분리막은 160℃의 인산에서도 용해되지 않았으며 기존의 다른 분리막보다 44% 더 높은 전도성과 전력밀도를 보였다. 또한 시간에 따른 전압감소도 63% 더 낮아 우수한 내구성을 보였다.

헨켄스마이어 디억 박사는 "고온용 고분자 전해질막은 수소전기차용 연료전지의 핵심소재이나 기술적인 장벽이 높아 현재는 소수의 국가에서만 생산 가능한 실정"이라며 "이번 연구결과를 통해 전해질막의 국산화에 크게 기여할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr